Решите цепочку уравнений метан-бромметан-этан-хлорэтан-бутан-углекислый газ

Цепочка уравнений превратится в следующее:

1. Метан (CH4) + бром (Br2) -> бромметан (CH3Br) + HBr
2. Бромметан (CH3Br) + бром (Br2) -> дибромметан (CH2Br2) + HBr
3. Дибромметан (CH2Br2) + бром (Br2) -> трибромметан (CHBr3) + HBr
4. Трибромметан (CHBr3) + бром (Br2) -> тетрабромметан (CBr4) + HBr
5. Тетрабромметан (CBr4) + водород (H2) -> тетрабромэтан (CBr4) + HBr
6. Тетрабромэтан (CBr4) + натрий (Na) -> тетрабромэтан (CBr4) + NaBr
7. Тетрабромэтан (CBr4) + вода (H2O) -> углекислый газ (CO2) + HBr

Таким образом, цепочка уравнений преобразования метана в углекислый газ через промежуточные стадии бромметана, этилбромида, хлорэтана и бутана будет выглядеть примерно так.

Для решения цепочки уравнений, начиная с метана и заканчивая углекислым газом, необходимо провести ряд химических реакций, в которых каждый продукт становится исходным веществом для следующей реакции. Рассмотрим последовательность преобразований:

1. Метан (CH₄) → Бромметан (CH₃Br)

   Первая реакция — это бромирование метана. Метан реагирует с бромом (Br₂) в присутствии ультрафиолетового света или при нагревании, что приводит к замещению атома водорода на бром:

   [ \text{CH}_4 + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{hv}} \text{CH}_3\text{Br} + \text{HBr} ]

2. Бромметан (CH₃Br) → Этан (C₂H₆)

   Для получения этана из бромметана можно использовать реакцию Вюрца, которая заключается в взаимодействии галогеналкана с натрием:

   [ 2\text{CH}_3\text{Br} + 2\text{Na} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6 + 2\text{NaBr} ]

3. Этан (C₂H₆) → Хлорэтан (C₂H₅Cl)

   Этан может быть хлорирован с образованием хлорэтана. Это аналогично бромированию метана:

   [ \text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{hv}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl} ]

4. Хлорэтан (C₂H₅Cl) → Бутан (C₄H₁₀)

   Чтобы получить бутан из хлорэтана, можно также использовать реакцию Вюрца:

   [ 2\text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + 2\text{Na} \rightarrow \text{C}4\text{H}{10} + 2\text{NaCl} ]

5. Бутан (C₄H₁₀) → Углекислый газ (CO₂)

   Последним шагом является полное окисление бутана, что приводит к образованию углекислого газа и воды:

   [ 2\text{C}4\text{H}{10} + 13\text{O}_2 \rightarrow 8\text{CO}_2 + 10\text{H}_2\text{O} ]

Каждый шаг этой цепочки представляет собой химическую реакцию, в которой исходное органическое вещество преобразуется в новое соединение через взаимодействие с реагентами. Эти реакции иллюстрируют важные процессы, такие как галогенирование, реакции Вюрца и окисление, и демонстрируют, как из простых соединений можно синтезировать более сложные.

Метан + бром -> бромметан Бромметан + этилен -> хлорэтан Хлорэтан + бутадиен -> бутан Бутан + кислород -> углекислый газ